線路保護(hù)改造中直流接地故障分析與處理

蔡 林

（珠海深能洪灣電力有限公司，廣東 珠海 519060）

線路保護(hù)改造中直流接地故障分析與處理

蔡 林

（珠海深能洪灣電力有限公司，廣東 珠海 519060）

保護(hù)改造過程中出現(xiàn)直流接地時(shí)，將影響裝置調(diào)試及投運(yùn)，因新舊回路在設(shè)計(jì)和布置上的差異，諸多問題集中出現(xiàn)，給故障處理增加難度。本文通過排查直流接地，找出接地原因；檢查中遇到開關(guān)偷合，查找開關(guān)合閘令來源，發(fā)現(xiàn)新舊設(shè)計(jì)圖紙的差異，解釋了保護(hù)裝置和開關(guān)機(jī)構(gòu)防跳回路的區(qū)別及實(shí)際應(yīng)用。對(duì)技改工程現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)、工程質(zhì)量以及關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)的把控提出了更高要求，對(duì)同類實(shí)際工程具有一定參考意義。

直流接地；防跳；開關(guān)偷合；重合閘

某電廠為配合對(duì)側(cè)變電站解決旁路代路問題，對(duì)線路保護(hù)裝置及保護(hù)通信通道升級(jí)改造，技改方案為更換裝置保留二次回路。原裝置為四方CSC-103A，現(xiàn)更換為CSC-103BN線路保護(hù)，通信通道保留原專用光纖另外新增2M復(fù)用光纖通道。根據(jù)合同規(guī)定，裝置內(nèi)部接線由供貨商負(fù)責(zé)，裝置外部由電廠負(fù)責(zé)，由于二次回路保留，施工時(shí)需要對(duì)照原設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙以及廠家圖紙進(jìn)行安裝調(diào)試。另外工期緊張，作業(yè)面小，工程復(fù)雜，難免會(huì)出現(xiàn)各種問題延緩工程進(jìn)度，如不能及時(shí)徹底解決，不僅影響工期且容易留下安全隱患。本文將就施工中出現(xiàn)回路直流接地以及檢查過程中出現(xiàn)開關(guān)誤動(dòng)的問題進(jìn)行分析與探討。

1 接地現(xiàn)象

開工前退出保護(hù)裝置時(shí)，當(dāng)一次開關(guān)分閘后主Ⅰ屏分相操作箱JFZ-12FB面板上A相分位燈亮度較低并伴有閃爍，甚至完全熄滅，懷疑裝置故障所致，先將保護(hù)裝置停電拆除，待換新裝置后詳細(xì)檢查。主Ⅰ屏裝置全部安裝接線完畢并進(jìn)行核對(duì)后，對(duì)回路測(cè)絕緣合格準(zhǔn)備送電。當(dāng)合上分相操作箱JFZ-12FB電源4DK1、4DK2開關(guān)，發(fā)現(xiàn)其面板A相分位燈依然存在之前問題，測(cè)量?jī)山M電源電壓，4DK1的回路Ⅰ負(fù)極有接地現(xiàn)象，負(fù)極 0V，正極+220V，4DK2的回路Ⅱ電壓正常。對(duì)兩路電源分別拉路檢查，斷開4DK2后回路Ⅰ接地現(xiàn)象仍存在，斷開4DK1后回路Ⅱ并沒有接地現(xiàn)象，排除寄生回路影響。另外還有一個(gè)重要現(xiàn)象是，當(dāng)線路2848開關(guān)在合位時(shí)接地消失，電源恢復(fù)正常。

2 故障處理

2.1 分位燈異常檢查

對(duì)于直流接地，按照常規(guī)拉路檢查方法逐一排查，對(duì)端子排上所有負(fù)極接線分別拆除測(cè)量。當(dāng)就地開關(guān)控制柜操作電源Ⅰ負(fù)極 102Ⅰ拉開時(shí)接地消失，結(jié)合A相分位燈閃爍現(xiàn)象，將排查重點(diǎn)放在了就地開關(guān)控制柜內(nèi)。如圖1所示，A相分位燈不亮或閃爍，說明發(fā)光二極管LTWa電壓不穩(wěn)定，回路中有開路或短路的可能，鑒于裝置整體封裝，先檢查裝置與就地柜之間的連接電纜 1051a，測(cè)量電纜對(duì)地絕緣較低，電纜線芯電阻＞1kΩ，測(cè)量B、C兩相均正常，由此判斷A相電纜可能有破損甚至斷開缺陷。但是無法解釋回路Ⅰ負(fù)極接地現(xiàn)象，因?yàn)榘凑宅F(xiàn)場(chǎng)圖紙1051a兩端并沒有直接接在正負(fù)極上，而是通過了電阻或繼電器與兩端相連，即使有接地，兩極測(cè)量電壓也不應(yīng)該是0V和+220V，因此接地點(diǎn)并不在此。電纜缺陷毋庸置疑，需要將其更換，由于電纜較長(zhǎng)查找費(fèi)時(shí)費(fèi)力甚至可能影響正常運(yùn)行設(shè)備，此次工程有新放電纜，可利用備用芯將其更換。考慮A、B、C三相是同一根電纜的三芯，如果其中一芯有破損，其余兩芯破損可能性較大，于是將三相同時(shí)更換，更換后雖接地現(xiàn)象仍存在，但分位燈恢復(fù)正常。

在檢查過程中發(fā)現(xiàn) 1051電纜并非按現(xiàn)場(chǎng)照?qǐng)D紙接線，而是如圖1中虛線所示，沒有接入開關(guān)操作機(jī)構(gòu)防跳回路，僅僅是串接一個(gè)開關(guān)輔助常閉點(diǎn)直接與負(fù)極相連，這對(duì)故障排查方向有一定誤導(dǎo)。另外，當(dāng)更換備用芯1051a時(shí)（此時(shí)1051b、1051c已拆除尚未接線，一次開關(guān)在分位），一次開關(guān)出現(xiàn)

圖1 分合閘回路示意圖

三相偷合閘。這兩個(gè)疑點(diǎn)增大了后續(xù)檢查工作量，甚至一度影響整個(gè)工期。后文將對(duì)其分析探討。

2.2 負(fù)極接地檢查

就地控制柜內(nèi)所有負(fù)極接線經(jīng)排查后均未發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)，而裝置內(nèi)部絕緣也沒有異常，但當(dāng)一次開關(guān)分閘時(shí)接地出現(xiàn)，而合閘時(shí)接地就消失。判斷和跳位繼電器有關(guān)，之前已將跳位繼電器勵(lì)磁線圈電纜缺陷處理，那么接地故障必與跳位繼電器二次觸點(diǎn)有關(guān)聯(lián)，根據(jù)這一思路，對(duì)照原理圖將跳位繼電器二次觸點(diǎn)端子逐一排查。最終發(fā)現(xiàn)是將一組跳位接點(diǎn)的一端接入了 102Ⅰ負(fù)極電源上，而另一端接在了DCS公共接地端，這就有了開關(guān)分閘時(shí)接地，合閘時(shí)恢復(fù)的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種問題主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)圖紙有誤，DCS端子和負(fù)極正好差了一個(gè)端子，施工人員對(duì)照?qǐng)D紙也沒能發(fā)現(xiàn)問題。

3 問題分析

3.1 操作機(jī)構(gòu)防跳回路短接

如圖1所示，保護(hù)裝置和開關(guān)分屬不同的設(shè)備和廠家，各自均有一套防跳回路，1051電纜沒有接入開關(guān)操作機(jī)構(gòu)防跳回路，通過串接開關(guān)輔助常閉點(diǎn)替代防跳回路，是由于當(dāng)年施工人員誤接線還是其他原因修改了方案？先看一下兩個(gè)防跳回路的工作原理。

1）當(dāng)保護(hù)裝置發(fā)出合閘令時(shí)，即 SHJ或 ZHJ動(dòng)作，通過HBJa繼電器、TBJUa常閉點(diǎn)到操作機(jī)構(gòu)合閘回路，若此時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作發(fā)出跳閘令，即TJ動(dòng)作，TBJa繼電器帶電，其位于保護(hù)防跳回路的常開點(diǎn)閉合使TBJUa繼電器帶電，TBJUa常閉點(diǎn)斷開以切斷合閘回路，從而達(dá)到保護(hù)防跳的功能。

2）操作機(jī)構(gòu)收到來自保護(hù)的合閘信號(hào)時(shí)，合閘線圈52C吸合，開關(guān)動(dòng)作，輔助常開點(diǎn)S1閉合，防跳繼電器 52YA帶電并自保持，其位于合閘回路的常閉點(diǎn)斷開并切斷合閘線圈 52C電源，直到合閘信號(hào)消失，52YA返回，這就是操作機(jī)構(gòu)防跳原理。

兩種防跳回路的區(qū)別在于，保護(hù)防跳是經(jīng)跳閘回路起動(dòng)防跳繼電器，意味著必須要保護(hù)跳閘繼電器TJ起動(dòng)才有效；操作機(jī)構(gòu)防跳是通過開關(guān)輔助觸點(diǎn)起動(dòng)防跳繼電器，即需要一次開關(guān)實(shí)際動(dòng)作合閘才能切斷合閘信號(hào)，兩種防跳回路各有各的優(yōu)勢(shì)。如果兩個(gè)同時(shí)接入，如圖1所示，合閘信號(hào)消失后，TWJa和52YA仍然串接帶電，雖然52YA的電壓可能已使其觸點(diǎn)返回，但回路經(jīng) S1繼續(xù)接通。此時(shí)TWJa線圈保持勵(lì)磁，同時(shí)分閘回路中的 HWJa經(jīng)S4接通帶電，這樣的話合位繼電器HWJa和分位繼電器TWJa均帶電起動(dòng)，這對(duì)于保護(hù)裝置是不允許的。基于上述原因，兩個(gè)回路只能選其一，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際一般保留保護(hù)裝置的防跳回路，這就不難解釋之前的疑問。

3.2 開關(guān)偷合

一次開關(guān)出現(xiàn)三相合閘的原因只有兩種可能，一是開關(guān)機(jī)構(gòu)上手動(dòng)合閘，另外就只能是合閘線圈帶電合閘。此開關(guān)是分相操作斷路器，若要三相同時(shí)動(dòng)作合閘，必然是三相合閘線圈同時(shí)帶電動(dòng)作。若是因負(fù)極一點(diǎn)接地，即使再有兩點(diǎn)接地，也只能是短接分合閘線圈，這種情況最有可能的是開關(guān)拒動(dòng)。最重要一點(diǎn)是僅僅接通了1051a一根線芯就導(dǎo)致了三相同時(shí)合閘，據(jù)此分析合閘令應(yīng)該是來自保護(hù)裝置。

圖1所示，保護(hù)裝置合閘起動(dòng)分別是手合SHJ和重合閘ZHJ，排除手合可能，只能是重合閘動(dòng)作。重合閘有兩個(gè)起動(dòng)回路：保護(hù)跳閘起動(dòng)以及TWJ起動(dòng)重合閘。如圖2所示起動(dòng)邏輯，在“單重方式”下投入KG7“單相TWJ起重合”控制字，任一分相跳位繼電器TWJ動(dòng)作且沒有三跳命令，同時(shí)重合閘充滿電的情況下，將起動(dòng)重合閘ZHJ繼電器。

當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試組已經(jīng)將定值輸入，并投入單相重合閘方式，這才有了“開關(guān)偷合”的情況，而在拆除1051線芯時(shí)調(diào)試組還沒有修改定值，因此解釋了拆除時(shí)和接入時(shí)開關(guān)不同的現(xiàn)象。

圖2 單相重合閘邏輯框圖

4 結(jié)論

保護(hù)技改工程量大、時(shí)間緊迫、新舊回路的銜接更加復(fù)雜，工程中難免會(huì)出現(xiàn)一些問題，需要認(rèn)真仔細(xì)把控安裝調(diào)試各個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于只換裝置保留二次回路，新舊圖紙?jiān)O(shè)計(jì)有所差異，再加上供應(yīng)商施工人員不熟悉現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有一些錯(cuò)誤，除了嚴(yán)格按照施工方案作業(yè)外，還要對(duì)施工過程、工程質(zhì)量以及關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行把控。對(duì)于新舊回路均要在測(cè)量絕緣合格后方能接入，并且在裝置上電無異常后才能進(jìn)行相關(guān)調(diào)試工作；對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙有疑問必須經(jīng)過多方討論并征得工程負(fù)責(zé)人同意后才能修改，并做好記錄；在進(jìn)行故障查找處理時(shí)，要熟悉現(xiàn)場(chǎng)圖紙和回路，溝通好現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)各方，以免出現(xiàn)故障擴(kuò)大或誤動(dòng)其他設(shè)備造成不良后果。

[1]國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答[M].北京:中國(guó)電力出版社,2002.

[2]馮楊州.關(guān)于保護(hù)裝置防跳回路與操作機(jī)構(gòu)防跳回路的分析[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2005,27(5):57-59.

蔡 林（1986-），男，四川江油人，本科，助理工程師，主要從事發(fā)電廠電氣檢修工作。